機器人單關節液壓力及位置控制試驗平臺制造技術

本實用新型專利技術公開了一種機器人單關節液壓力及位置控制試驗平臺，它包括懸臂支架、第一液壓伺服驅動單元、力矩電機及配套控制器、角位移傳感器支架、角位移傳感器、擺動單元、若干套筒；懸臂支架的底座固定在地面上，角位移傳感器支架、力矩電機及配套控制器固定在懸臂支架的懸臂端，角位移傳感器固定在角位移傳感器支架上且與力矩電機輸出軸連接，擺動單元及套筒串聯在力矩電機的輸出軸上，第一液壓伺服驅動單元一端與懸臂支架支耳連接，另一端與擺動單元連接。本實用新型專利技術結構簡單、穩定、可靠，可以模擬機器人操作臂不同位形下的關節轉動慣量，可構成位移跟蹤閉環、力控制閉環運動，模擬機器人關節控制功能，驗證控制策略。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種液壓力及位置控制試驗平臺，尤其涉及一種機器人單關節液壓力及位置控制試驗平臺。
技術介紹
機器人系統是一個多變量的、冗余的和非線性的復雜動力學耦合系統，是由多個關節和多個連桿組成，具有多個輸入和多個輸出，存在著嚴重的非線性。機器人的控制開發與測試大都是軟件仿真，計算機軟件仿真需建立機器人運動學和動力學模型，且需要試驗驗證，控制開發、測試周期長，費用高。臺架試驗方法在很大程度上克服了計算機軟件仿真的缺點，在機器人控制開發與研究中有著廣泛的應用前景。機器人關節受力以及運動范圍是機器人機械結構設計的基礎，也是機器人控制的基礎。但目前未見有關機器人單關節液壓力及位置控制的試驗平臺。
技術實現思路
本技術的目的就是為了解決上述問題，提供一種機器人單關節液壓力及位置控制試驗平臺，它具有結構簡單，緊湊、使用方便的優點。為了實現上述目的，本技術采用如下技術方案一種機器人單關節液壓力及位置控制實驗平臺，它包括一個懸臂支架、第一液壓伺服驅動單元、一個力矩電機及配套控制器、一個角位移傳感器支架、一個角位移傳感器、一個擺動單元、若干套筒；所述懸臂支架包括懸臂支架底座、懸臂支架支耳和懸臂端；所述力矩電機自帶法蘭盤；所述懸臂支架的懸臂支架底座固定在平整的地面上，所述力矩電機及配套控制器通過法蘭盤固定在懸臂支架的懸臂端，所述角位移傳感器支架也固定在懸臂支架的懸臂端，所述角位置傳感器固定在角位移傳感器支架上，所述角位移傳感器與力矩電機輸出軸連接，所述擺動單元及套筒串聯在力矩電機的輸出軸上，所述第一液壓伺服驅動單元一端與懸臂支架支耳連接，所述第一液壓伺服驅動單元的另一端與擺動單元連接。所述擺動單元包括一個擺動桿、第二液壓伺服驅動單元、一個質量塊；其中，所述擺動桿上設有擺動桿第一支耳和擺動桿第二支耳，所述擺動桿第二支耳與第二液壓伺服驅動單元連接，所述第二液壓伺服驅動單元還與質量塊連接，所述在擺動桿的兩側設有擺動桿導向槽，所述質量塊上設有質量塊導向塊，質量塊導向塊卡在擺動桿導向槽內，保證質量塊與導向槽平行，減小質量塊對第二液壓伺服單元活塞桿的徑向沖擊。所述液壓伺服驅動單元包括一個液壓缸、一個活塞桿、一個電液伺服閥、一個線位移傳感器和一個力傳感器；其中，所述線位移傳感器上設置液壓缸，液壓缸上設置電液伺服閥，液壓缸和力傳感器之間通過活塞桿連接。所述懸臂支架支耳與第一液壓伺服驅動單元的液壓缸連接，所述擺動單元的擺動桿與第一液壓伺服驅動單元的活塞桿連接。所述擺動桿第二支耳與第二液壓伺服驅動單元的液壓缸相連，所述質量塊與第二液壓伺服驅動單元的活塞桿相連。所述套筒的內徑相同長度不同。機器人單關節液壓力及位置控制試驗平臺工作時，第一液壓伺服驅動單元根據具體情況可采用位置控制，也可采用力控制，第二液壓伺服驅動單元采用位置控制。第二液壓伺服驅動單元控制質量塊的運動，改變質量塊相對于擺動桿的位置，即改變擺動單元的轉動慣量，相當于改變該關節機器人操作臂的轉動慣量，模擬機器人不同位形下的關節轉動慣量；力矩電機控制器控制力矩電機的輸出扭矩，模擬關節負載力矩的變化；第一液壓伺服驅動單元驅動擺動單元運動，關節角位移傳感器測量擺動單元的角位移，第一液壓伺服驅動單元的線位移傳感器測量該驅動單元的輸出位移，第一液壓伺服驅動單元的力傳感器反饋該驅動單元的輸出力，模擬機器人關節控制功能。經信息提取測量一體化液壓驅動單元力控制、位置控制性能指標。本技術的有益效果I.本技術可以提供一個單關節液壓力及位置控制試驗平臺，用于機器人關節控制方法的開發與測試。2.本技術可以模擬機器人操作臂不同位形下的關節轉動慣量的變化。3.本技術提出的單關節液壓力及位置控制試驗平臺，結構簡單、穩定、可靠，可構成位移跟蹤閉環、力控制閉環運動，模擬機器人關節控制功能，驗證控制策略。附圖說明圖I為機器人單關節液壓力及位置控制試驗平臺示意圖；圖2為本技術的懸臂支架；圖3為本技術的擺動單元；圖4為液壓伺服驅動單元示意圖；其中1.懸臂支架，2.第一液壓伺服驅動單元，3.力矩電機及配套控制器，4.角位移傳感器支架，5.角位移傳感器，6.擺動單元，7.懸臂支架底座，8.懸臂支架支耳，9.懸臂端，10.擺動桿，11.擺動桿導向槽，12.質量塊導向塊，13.擺動桿第一支耳，14.套筒，15.擺動桿第二支耳，16.第二液壓伺服驅動單元，17.質量塊，18.力傳感器，19，活塞桿，20.線位移傳感器，21.電液伺服閥，22液壓缸。具體實施方式以下結合附圖與實施例對本技術作進一步說明。如圖1、2所示，一種機器人單關節液壓力及位置控制試驗平臺，包括一個懸臂支架I、第一液壓伺服驅動單元2、一個力矩電機及配套控制器3、一個角位移傳感器支架4、一個角位移傳感器5、一個擺動單元6、若干內徑相同長度不同的套筒14，所述力矩電機自帶法蘭盤，所述懸臂支架I包括一個懸臂支架底座7，一個懸臂支架支耳8，一個懸臂端9。如圖4所示，所述液壓伺服驅動單元包括，一個液壓缸22、一個活塞桿19、一個電液伺服閥21、一個線位移傳感器20、一個力傳感器18。如圖3所示，所述擺動單元6包括，一個擺動桿10(擺動桿的兩壁開有擺動桿導向槽11)、第二液壓伺服驅動單兀16、一個質量塊17 (質量塊兩側有兩個質量塊導向塊12)。懸臂支架底座7固定在平整的地面上，力矩電機及配套控制器3通過法蘭盤固定在懸臂支架I的懸臂端9，角位移傳感器支架4固定在懸臂支架I的懸臂端9，角位移傳感器5與力矩電機的輸出軸相連。擺動單元6及套筒14串聯在力矩電機的輸出軸上，套筒14限制擺動單元6的軸向運動。第一液壓伺服驅動單元2的液壓缸22與懸臂支架支耳8相連，活塞桿19與擺動桿第一支耳相連13。第二液壓伺服驅動單元16的液壓缸22與擺動桿第二支耳15相連，活塞桿19與質量塊17相連。質量塊17的質量塊導向塊12卡在擺動桿10的擺動桿導向槽11內，保證質量塊17與擺動桿導向槽11平行，減小質量塊17對第二液壓伺服單元16的活塞桿19的徑向沖擊。機器人單關節液壓力及位置控制試驗平臺工作時，第一液壓伺服驅動單元2根據具體情況可采用位置控制，也可采用力控制，第二液壓伺服驅動單元16采用位置控制。第二液壓伺服驅動單元16控制質量塊17的運動，改變質量塊17相對于擺動桿10的位置，即改變擺動單元6的轉動慣量，相當于改變該關節機器人操作臂的轉動慣量，模擬機器人不同位形下的關節轉動慣量；力矩電機控制器控制力矩電機的輸出扭矩，模擬關節負載力矩的變化；第一液壓伺服驅動單元2驅動擺動單元6運動，關節角位移傳感器5測量擺動單元6的角位移，第一液壓伺服驅動單元2的線位移傳感器20測量該驅動單元的輸出位移，第一液壓伺服驅動單元2的力傳感器18反饋該驅動單元的輸出力，模擬機器人關節控制功能。經信息提取測量一體化液壓驅動單元力控制、位置控制性能指標。上述雖然結合附圖對本技術的具體實施方式進行了描述，但并非對本技術保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本技術的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本技術的保護范圍以內。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種機器人單關節液壓力及位置控制試驗平臺，其特征是，它包括一個懸臂支架、第一液壓伺服驅動單元、一個力矩電機及配套控制器、一個角位移傳感器支架、一個角位移傳感器、一個擺動單元、若干套筒；所述懸臂支架包括懸臂支架底座、懸臂支架支耳和懸臂端；所述力矩電機自帶法蘭盤；所述懸臂支架的懸臂支架底座固定在平整的地面上，所述力矩電機及配套控制器通過法蘭盤固定在懸臂支架的懸臂端，所述角位移傳感器支架也固定在懸臂支架的懸臂端，所述角位置傳感器固定在角位移傳感器支架上，所述角位移傳感器與力矩電機輸出軸連接，所述擺動單元及套筒串聯在力矩電機的輸出軸上，所述第一液壓伺服驅動單元一端與懸臂支架支耳連接，所述第一液壓伺服驅動單元的另一端與擺動單元連接。

【技術特征摘要】
1.一種機器人單關節液壓力及位置控制試驗平臺，其特征是，它包括一個懸臂支架、第一液壓伺服驅動單元、一個力矩電機及配套控制器、一個角位移傳感器支架、一個角位移傳感器、一個擺動單元、若干套筒；所述懸臂支架包括懸臂支架底座、懸臂支架支耳和懸臂端；所述力矩電機自帶法蘭盤；所述懸臂支架的懸臂支架底座固定在平整的地面上，所述力矩電機及配套控制器通過法蘭盤固定在懸臂支架的懸臂端，所述角位移傳感器支架也固定在懸臂支架的懸臂端，所述角位置傳感器固定在角位移傳感器支架上，所述角位移傳感器與力矩電機輸出軸連接，所述擺動單元及套筒串聯在力矩電機的輸出軸上，所述第一液壓伺服驅動單元一端與懸臂支架支耳連接，所述第一液壓伺服驅動單元的另一端與擺動單元連接。2.如權利要求I所述機器人單關節液壓力及位置控制試驗平臺，其特征是，所述擺動單元包括一個...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李貽斌，王海燕，阮久宏，榮學文，
申請(專利權)人：山東大學，
類型：實用新型
國別省市：